Зашто смо симетрични?

(Фото: http://elementarium.cpn.rs/)

Изузимајући ситнице које нас чине лепшим, сви имамо једнаке леве и десне стране. Симетрични смо по тачно једној вертикалној оси. Такав тип симетрије се зовебилатерална симетрија, и ту особину делимо са свим осталим сисарима и већином других животиња. По прихваћеним проценама, преко 99% животињских врста је билатерално симетрично. Ако се питате зашто – па, постављате јако добро питање.

Билатерална симетрија је, по данашњим еволуционим сазнањима, врло стара особина. Она потиче најкасније из камбријума, периода у историји Земље који се завршио пре више од 500 милијарди година. Билатералност се, дакле, развија заједно са, или чак и пре, „камбријумске експлозије“, времена наглог развоја комплексних организама. Слагалицу њене појаве је јако тешко склопити, али неки битни делови јесу познати.

Кимберела

Ако пратимо познате фосилне налазе, најстарију јединку са једнаком левом и десном страном наћи ћемо на источном краку суперконтинента Гондване, на територији данашње Аустралије, пре 555 милиона година. Та животиња се зове кимберела (Kimberella).

За носиоца ласкаве титуле најстарије познате билатералне животиње, кимберела није посебно наочита. Овалним телом дужине 15 центиметара налик на мекушце којима по данашњим сазнањима припада, у зависности од подврсте, кретала се истезањем преко морског тла прастаре Земље. Хранила се тако што је „пасла“ микроорганизме са морског дна.

За разлику од ње, кимберелини савременици већином нису билатерално симетрични. Неки, попут медузе, радијално су симетрични, што значи да се кроз њих може повући више вертикалних равни које би их делиле на два једнака дела. Други су поптуно асиметрични – рецимо сунђери. Међутим, иако и медузе и сунђери постоје и данас, њихова телесна структура није доминантна међу данашњим животињама. Кимберелина јесте.

Наравно, кимберела вероватно није баш најстарија билатерална животиња, само најстарији откривени фосил. Зато биолози понекад причају о „ур-билатералној животињи“, кимберелином (и нашем) теоријском претку и изумитељу ове телесне конфигурације. Ур-билатералац је очигледно урадио нешто како треба – али шта?

Кретање и окретање

Постоји консензус да симетричност помаже кретању: ако је тело симетрично, оно омогућава лакше превазилажење отпора воде (сасвим је сигурно да се кретање прво појавило у мору). Међутим, ова симетричност није обавезно билатерална – и медузе имају релевантно решење овог проблема. Другим речима, за потребе кретања еволуција није много избирљива по питању типа симетрије. Ту у игру улази једно скорашње истраживање двојице научника из Будимпеште.

Они тврде да је битна еволутивна предност могућност брзог окретања: она омогућује бољу навигацију, лакше избегавање опасности, успешнији лов. Билатерално симетричне животиње могу брзо манипулисати укупним отпором воде тиме што окрећу своју страну са већом површином у смеру кретања. Таквим поступком се нагло заустављају и омогућују хитро окретање. По овим истраживачима, ово представља огромну еволутивну предност билатералне и над радијалном симетријом и над асиметричним организмима, и може представљати историјски узрок њене данашње свеприсутности.

Треба имати у виду да је овим истраживачима релевантни еколошки оквир камбријум. Другим речима, наравно да не треба очекивати да је могуће применити овај аргумент на људску морфологију. Међутим, ако иоле држи воду, аргумент мора радити на примеру кимбереле.

Наравно, било какав „доказ“ оваквих еволутивних предности код животиња као што је кимберела је немогуће понудити у еволуционој биологији. Немамо довољно увида у тадашње еколошке оквире. Кимберела нам својим затезањем и истезањем може деловати исувише тромо да би јој брзо окретање била битна еволутивна предност, али овакве интуиције не могу заменити праве еволуционе аргументе. Међутим, постоје такви „прави“ еволуциони аргументи који доводе ову слику у питање.

Гледање и варење

Један проблем са окретањем као еволутивним покретачем билатералне симетрије је чињеница да није познато да ли се билатералност уопште прво појавила код покретних организама. Скорашња филогенетска истраживања, у којима се испитују генетске структуре различитих врста у потрази за заједничким прецима, указују да се билатералност први пут појавила код организма који се није кретао, већ је био „прилепљен“ за морско дно. Данас можемо приметити директне наследнике овог непокретног ур-билатералца међу билатералним жарњацима, који су најчешће непокретни.

Ако је ово истраживање тачно, онда можда постоје битније предности билатералне симетрије него приликом кретања и окретања. Једна претпоставка је да је ова симетрија омогућила развој дигестивног тракта, као и првих чулних система (претеча ока). „Спољна“ симетрија је онда само последица потреба унутрашњих органа.

С обзиром на то да не знамо скоро ништа о ур-билатералној животињи, тешко да се данас можемо одлучити за једну од ових теорија. Међутим, праве се велики кораци у том правцу. Биологија одавно не зависи од сензационалних открића нових фосилних остатака. Пажљивим истраживањем генетских структура, наследности и одлика организама за које се претпоставља да релевантно личе на претпостављене билатералне претке може се створити уверљива слика појаве билатералности. За тако нешто биће потребно време. У међувремену, може нас морити друго питање: како год да је дошло до појаве и ширења ове симетричности, како је она опстала тако дуго, и постала тако свеприсутна? Другим речима, чак и када би знали како је до ње дошло, како то да смо чак и ми билатерално симетрични?

Телесни планови и еволутивни притисци

Еволуција се најчешће разуме као процес, или чак сила, која делује на особине јединки и популација. „Особина“ овде може значити свашта – од телесне симетричности до дужине ушију или обима ноздрве. Неке особине су кључне за преживљавање јединке, док су друге само последица природе „склапања“ протеина на основу генетског кода. Све оне се наслеђују и током наслеђивања мутирају.

Наравно, оне особине које су кључне за преживљавање омогућиће (у просеку!) јединкама које их поседују да преживљавају до периода када су зреле за размножавање. Размножавањем долази до наслеђивања и ширења те особине, често и до тзв. фиксације, односно момента када нека особина постаје присутна у свакој јединки одређене популације.

Појава и развој особина ограничена је на најразличитије начине, између осталог, другим особинама, као и присутним еволутивним притисцима. Другим речима, развој особина зависи и од тога које особине је могуће развити. Овај кратки приказ еволутивних процеса служи да илуструје ограничавајућу природу особине као што је билатерална симетричност.

Било да је ур-билатералац био покретан налик на Кимберелу или стационаран налик на неке данашње жарњаке, одређени, за сада непознати, еволутивни чиниоци фаворизовали су такав тип симетрије. Међутим, једном када је такав тзв. телесни план дошао у стадијум фиксације, он је природно почео да диктира развој других особина.

Чулни систем, варење, локомоција, касније различити нервни системи – сви они зависе од симетричности јединке у којој се развијају, и развијају се у односу на њу. Симетричност није само особина у фиксацији, она је фундаментална. Скорашња истраживања на винским мушицама (Drosophila), традиционалним лабораторијским кунићима еволуционе биологије, показала су да је безмало немогуће утицати на њихову симетричност.

Ово је важно зато што се у експерименталним условима може утицати на свакакве особине ових мушица: њихов кратки животни век и велики број потомака који остављају идеални су за испитивање еволутивних промена. Међутим, симетрија се показала непробојном у случају особина као што су величина очију, као и начин савијања крила.

Ако се овај показатељ „преведе“ на пример кимбереле, или на хипотетичког ур-билатералца, то нас наводи на закључак да се симетричност просто врло рано усталила као основа телесног плана огромног броја животиња. Након што су се десили први битни еволутивни пробоји у оквиру билатералне симетрије, еволуција није имала другде него да делује у оквиру овог новог структуралног ограничења. Судећи по диверзитету животињског света на нашој планети, она са тиме није имала проблема.

Ако се питамо зашто смо ми, заједно са 99 одсто животињског света, симетрични по једној хоризонталној оси, одговор је највероватније зато што је билатерална симетрија такостара и тако фундаментална особина. Ако се питамо одакле она ту испрва, како се развила и проширила – на то питање ћемо морати да чекамо још дуго. Ако је судећи по недостацима у фосилним налазима, можда никада нећемо бити баш сасвим сигурни.

Никола Здравковић / Елементаријум